Laser fiber phát bước sóng khoảng 1070 nm, được kim loại tấm hấp thụ tốt hơn nên cắt kim loại nhanh, kể cả nhôm, đồng, đồng thau. Laser CO2 phát 10,6 µm, được gỗ, nhựa, vải, thủy tinh hấp thụ rất tốt nhưng kim loại dẫn điện hấp thụ kém. Vật liệu cần cắt quyết định chọn nguồn nào.
Kết luận trên đúng khi so laser sợi quang pha ytterbium, bước sóng khoảng 1 µm, với laser CO2 10,6 µm dùng cắt vật liệu tấm. Câu "bước sóng khoảng 1 µm được kim loại tấm hấp thụ mạnh hơn nên cắt nhanh hơn" TRUMPF viết cho laser đĩa 1,03 µm, cùng vùng bước sóng với laser sợi; bài dùng câu đó cho luận điểm về bước sóng, không để so hai dòng máy. Độ dày cắt được theo từng mức công suất là số của cấu hình máy, bài không đưa.
Bảng đối chiếu laser fiber và laser CO2
| Tiêu chí | Laser fiber (sợi quang pha ytterbium) | Laser CO2 |
|---|---|---|
| Bước sóng | IPG: 1070 nm; dải 1007–1070 nm tùy dòng [1] | 10,6 µm, theo TRUMPF [4] và OSHA [7] |
| Tạo tia | Tia bơm đi qua lõi sợi pha tạp đất hiếm ytterbium, bị hấp thụ một phần và kích thích môi trường khuếch đại [3] | Nguồn đã kiểm không mô tả cơ chế; bài không viết thêm |
| Dẫn tia tới đầu cắt | IPG ghép công suất nhiều mô-đun vào một sợi dẫn [1]; TRUMPF: không có bộ phận chuyển động hay gương [3] | Dẫn tia ngoài có thể gồm bộ chia tia, gương lái tia, kính viễn vọng tia, bộ phân cực tròn [4] |
| Vật liệu hấp thụ tốt | Thép thường, inox, titan, sắt, niken và kim loại phản xạ như nhôm, đồng thau, đồng, bạc, vàng xử lý được [3] | Nhựa, gỗ, bìa, da, vải, cao su, composite, gốm thủy tinh hấp thụ rất tốt [6]; hấp thụ rất tốt với vật liệu hữu cơ [4] |
| Vật liệu hấp thụ kém | Gần như toàn bộ nhóm vật liệu ở ô bên phải hấp thụ kém ánh sáng 1 µm [6] | Kim loại dẫn điện hấp thụ kém 10 µm, vì thế gương laser làm từ đồng, nhôm [6] |
| Kim loại tấm | Bước sóng khoảng 1 µm được hấp thụ mạnh hơn CO2, truyền nhiều năng lượng vào tấm hơn nên cắt nhanh hơn, nhất là tấm mỏng (TRUMPF, cho laser đĩa 1,03 µm) [5] | Cắt được cả kim loại lẫn vật liệu hữu cơ, composite, thủy tinh; một dòng của TRUMPF có dải công suất 2–20 kW [4] |
| Hiệu suất năng lượng | IPG: trên 40 % cho dòng công suất cao [1]; trên 50 % cho dòng hiệu suất cao của hãng [2] | Coherent ghi thiết kế mới tăng hiệu suất điện – quang, không cho số [6] |
| Ứng dụng hiện nay, theo TRUMPF [3] | Kim loại, cả tấm rất mỏng lẫn tấm dày phản xạ | Chủ yếu vật liệu phi kim: nhựa, vải, thủy tinh, acrylic, gỗ và đặc biệt là đá |
Nguồn [1]–[9] ghi ở khối "Nguồn và giới hạn", tra ngày 10/09/2026. Số hiệu suất là số hãng ghi cho dòng sản phẩm của hãng.
Vì sao bước sóng quyết định vật liệu nào nhận năng lượng?
Tia laser chỉ cắt được khi vật liệu hấp thụ năng lượng của nó; phần bị phản xạ đi mất. Coherent nêu hai chiều của cùng một hiện tượng: bước sóng quanh 10 µm của CO2 được rất nhiều vật liệu hấp thụ tốt — nhựa, gỗ, bìa, da, vải, cao su, composite, gốm thủy tinh — trong khi gần như toàn bộ các vật liệu này hấp thụ kém ánh sáng 1 µm của laser sợi [6]. Ngược lại, thứ hấp thụ kém bức xạ 10 µm là kim loại dẫn điện, và chính vì vậy hãng làm gương laser từ nền đồng và nhôm [6]. Một kim loại tốt để làm gương cho tia CO2 là một kim loại khó cắt bằng tia CO2.
Ở phía bước sóng ngắn, TRUMPF viết cho laser đĩa của hãng: tia khoảng 1,03 µm được kim loại tấm hấp thụ mạnh hơn đáng kể so với bước sóng CO2, truyền nhiều năng lượng vào tấm hơn, nên cắt nhanh hơn, nhất là tấm mỏng [5]. Laser sợi pha ytterbium phát ở cùng vùng, IPG ghi 1070 nm [1]. TRUMPF ghi laser sợi xử lý được cả kim loại phản xạ như nhôm, đồng thau, đồng [3].
Bước sóng còn quyết định kích thước điểm hội tụ
Edmund Optics đưa công thức cho đường kính điểm hội tụ của chùm Gauss: 2w₀ = (2λ/π)·(1/NA), với NA là khẩu độ số của hệ hội tụ [9]. Ở cùng NA, đường kính điểm hội tụ tỉ lệ thuận với bước sóng. Tài liệu của Đại học Columbia cũng ghi đường kính điểm hội tụ phụ thuộc mode của chùm, bước sóng, đường kính chùm và tiêu cự [8].
Phép tính, với giả định cả hai chùm đều là chùm Gauss lý tưởng và cùng NA: 10,6 µm chia 1,07 µm ≈ 9,9, nên điểm hội tụ của CO2 lớn gần 10 lần; diện tích tỉ lệ bình phương đường kính nên lớn khoảng 98 lần; cùng công suất thì mật độ công suất tại điểm hội tụ của laser sợi lớn khoảng 98 lần. Chùm thật không lý tưởng, và chất lượng chùm của từng nguồn đo theo phương pháp của ISO 11146-1, nên con số này là giới hạn hình học của bước sóng, không phải số đo của một máy.
Cách dẫn tia cũng khác. IPG ghép đầu ra của nhiều mô-đun laser sợi vào một sợi dẫn duy nhất [1], và TRUMPF ghi laser sợi không có bộ phận chuyển động hay gương [3]. Tia CO2 thì đi qua đường dẫn tia bên ngoài có thể gồm gương lái tia, bộ chia tia và kính viễn vọng tia [4]. Khắc và đánh dấu kim loại bằng nguồn laser sợi xem ở khắc laser và đánh dấu kim loại.
Ba mẹo sai về laser fiber và CO2
Mẹo sai 1: "Laser fiber không cắt được kim loại phản xạ như nhôm, đồng." TRUMPF ghi laser sợi xử lý được thép thường, inox, titan, sắt, niken và cả kim loại phản xạ như nhôm, đồng thau, đồng, bạc, vàng [3].
Mẹo sai 2: "Laser fiber mạnh hơn nên cắt, khắc gỗ, mica, vải cũng tốt hơn CO2." Coherent ghi gần như toàn bộ các vật liệu này hấp thụ kém ánh sáng 1 µm của laser sợi [6]; TRUMPF ghi laser CO2 hiện được dùng chủ yếu cho nhựa, vải, thủy tinh, acrylic, gỗ [3]. Công suất không bù được phần năng lượng bị phản xạ hoặc truyền qua.
Mẹo sai 3: "Laser CO2 không cắt được kim loại." TRUMPF ghi dòng laser CO2 của hãng xử lý được kim loại, bên cạnh vật liệu hữu cơ, composite và thủy tinh [4].
Bảng quyết định: vật liệu trong xưởng nghiêng về nguồn nào
| Vật liệu, yêu cầu tại xưởng | Nghiêng về | Căn cứ |
|---|---|---|
| Chủ yếu cắt thép, inox tấm | Laser fiber | [3][5] |
| Nhôm, đồng, đồng thau tấm | Laser fiber | Xử lý được kim loại phản xạ [3] |
| Gỗ, acrylic, vải, da, bìa, nhựa | Laser CO2 | [3][6] |
| Thủy tinh, đá | Laser CO2 | [3][4] |
| Vừa kim loại vừa phi kim với khối lượng lớn cả hai | Tách theo nhóm vật liệu chính; một bước sóng không hấp thụ tốt ở cả hai nhóm | [6] |
| Cần biết tấm dày bao nhiêu cắt được với một mức công suất | Tra bảng thông số của cấu hình máy, không suy từ bài nguyên lý | Xem khối "Nguồn và giới hạn" |
| Quan tâm điện năng tiêu thụ | Đọc hiệu suất năng lượng ghi trên tài liệu của đúng nguồn laser | [1][2] |
Nguồn và giới hạn
Tra ngày 10/09/2026. Các câu dẫn đã được đối chiếu trên văn bản tải trực tiếp từ trang gốc.
- [1] IPG Photonics, High-Power Fiber Lasers: https://www.ipgphotonics.com/en/products/lasers/high-power-cw-fiber-lasers — bước sóng, hiệu suất năng lượng, thiết kế mô-đun ghép vào một sợi dẫn.
- [2] IPG Photonics, High-Efficiency Fiber Lasers: https://www.ipgphotonics.com/products/lasers/industrial-cw-fiber-lasers/high-efficiency-fiber-lasers — hiệu suất năng lượng của dòng hiệu suất cao.
- [3] TRUMPF, Benefits of TRUMPF fiber lasers: https://www.trumpf.com/en_US/solutions/advantages-of-trumpf-machines/benefits-of-fiber-lasers/ — lõi pha ytterbium; không bộ phận chuyển động, không gương; vật liệu xử lý được; ứng dụng hiện nay của CO2.
- [4] TRUMPF, TruFlow (laser CO2): https://www.trumpf.com/en_US/products/lasers/beam-sources/cw-laser/truflow/ — bước sóng 10,6 µm, dải công suất, vật liệu, hấp thụ với vật liệu hữu cơ, dẫn tia ngoài.
- [5] TRUMPF, TruLaser 2D laser cutting machines brochure (PDF): https://www.trumpf.com/filestorage/TRUMPF_SG/user_upload/TRUMPF-2D-laser-cutting-machines-brochure-EN.pdf — bước sóng khoảng 1,03 µm của laser đĩa được kim loại tấm hấp thụ mạnh hơn CO2.
- [6] Coherent, CO₂ Lasers are Still Shining: https://www.coherent.com/news/blog/co2-lasers — vật liệu hấp thụ 10 µm và 1 µm; kim loại dẫn điện hấp thụ kém 10 µm; hiệu suất điện – quang định tính.
- [7] OSHA, Technical Manual, Section III: Chapter 6 — Laser Hazards: https://www.osha.gov/otm/section-3-health-hazards/chapter-6 — bước sóng 10,6 µm của laser CO2.
- [8] Columbia University, Advanced Manufacturing Lab, Section 2.7: TEM Mode, Beam Diameter: http://www.aml.engineering.columbia.edu/ntm/level2/ch02/html/l2c02s07.html — đường kính điểm hội tụ theo mode, bước sóng, đường kính chùm, tiêu cự.
- [9] Edmund Optics, Gaussian Beam Propagation: https://www.edmundoptics.com/knowledge-center/application-notes/lasers/gaussian-beam-propagation/ — công thức đường kính điểm hội tụ theo bước sóng và khẩu độ số.
- Tiêu chuẩn, chỉ dẫn tên và số hiệu: ISO 11146-1:2021 Lasers and laser-related equipment — Test methods for laser beam widths, divergence angles and beam propagation ratios — Part 1: Stigmatic and simple astigmatic beams; ISO 11553-1:2020 Safety of machinery — Laser processing machines — Part 1: Laser safety requirements; IEC 60825-1:2014 Safety of laser products — Part 1: Equipment classification and requirements. Tên đối chiếu trên standards.iteh.ai và evs.ee. Tài liệu trả phí; bài không trích trị số và không đưa khẳng định pháp lý về an toàn laser.
Bảng này không dùng cho:
- Độ dày cắt tối đa theo công suất: là số của cấu hình máy. Bài này giải thích vì sao bước sóng quyết định vật liệu; còn độ dày cắt được theo từng mức công suất tra ở bảng thông số cắt fiber theo vật liệu và công suất (bài trên Laser Trường An, đơn vị cùng hệ sinh thái Trường An với cokhi.net).
- Tỉ lệ hấp thụ phần trăm của từng kim loại ở hai bước sóng: nguồn cho phép không có số.
- Hiệu suất điện – quang bằng số của laser CO2, tuổi thọ nguồn phát: chưa kiểm được trên nguồn hãng.
- So giá, so hãng máy: bài không đánh giá sản phẩm.
Không xác định được từ bài này: chất lượng chùm và kích thước điểm hội tụ thực của một máy cụ thể — phụ thuộc nguồn, hệ quang và phải đo theo phương pháp tiêu chuẩn.
Cần chính xác hơn: các phương pháp cắt kim loại tấm khác ở cắt tia nước, khác gì laser và plasma.
Câu hỏi thường gặp
Laser fiber và laser CO2 khác nhau cốt lõi ở đâu? Ở bước sóng: laser sợi pha ytterbium phát khoảng 1070 nm, laser CO2 phát 10,6 µm. Bước sóng quyết định vật liệu nào hấp thụ năng lượng: kim loại hấp thụ kém 10 µm, còn gỗ, nhựa, vải hấp thụ kém 1 µm. Các khác biệt về ứng dụng đi ra từ đó.
Laser fiber có cắt được nhôm, đồng không? Có. TRUMPF ghi laser sợi xử lý được kim loại phản xạ như nhôm, đồng thau, đồng, bạc, vàng, bên cạnh thép, inox, titan. Thông số cắt cụ thể phụ thuộc cấu hình máy.
Laser CO2 có cắt được kim loại không? Có. TRUMPF ghi dòng laser CO2 của hãng xử lý được kim loại cùng vật liệu hữu cơ, composite, thủy tinh. Nhưng kim loại dẫn điện hấp thụ kém bước sóng 10 µm, nên TRUMPF ghi laser CO2 hiện được dùng chủ yếu cho vật liệu phi kim.
Vì sao laser fiber không hợp cắt gỗ, mica, vải? Vì các vật liệu này hấp thụ kém ánh sáng bước sóng 1 µm, theo Coherent, trong khi hấp thụ rất tốt bước sóng khoảng 10 µm của laser CO2. Năng lượng không được hấp thụ thì không làm nóng vật liệu, dù công suất nguồn lớn.
Vì sao điểm hội tụ của laser fiber nhỏ hơn CO2? Vì ở cùng khẩu độ số, đường kính điểm hội tụ của chùm Gauss tỉ lệ thuận với bước sóng, theo công thức Edmund Optics đưa. Với chùm lý tưởng, bước sóng ngắn hơn khoảng 9,9 lần cho điểm hội tụ nhỏ hơn gần 10 lần và mật độ công suất lớn hơn khoảng 98 lần; máy thật còn phụ thuộc chất lượng chùm.
Laser fiber tiết kiệm điện hơn CO2 bao nhiêu? Nguồn đã kiểm không cho phép tính tỉ lệ này. IPG ghi hiệu suất năng lượng trên 40 % cho dòng laser sợi công suất cao và trên 50 % cho dòng hiệu suất cao; Coherent chỉ ghi định tính rằng thiết kế CO2 mới tăng hiệu suất điện – quang, không có số để so.